Composição química da precipitação úmida da região metropolitana de Porto Alegre, Brasil, 2005- 2007

This work aims to quantify the wet precipitation the Metropolitan Area of Porto Alegre (MAPA), in southern Brazil, through the analysis of major ions (by ion chromatography) and metallic elements (ICP/AES). By principal components analysis and cluster analysis was possible to identify the influence of natural and anthropic sources in wet precipitation. The results indicated of the higher contribution to the ions NH4+, SO4(2-) and Ca2+. Thus it was possible to identify the contribution of anthropogenic sources in wet precipitation in the study area, such as power plants, oil refineries, steel and vehicle emissions.

Emissões de óxido nitroso do tanque de aeração de uma estação de tratamento de esgotos com sistema de lodos ativados convencional

Nitrous oxide (N2O) emissions were measured monthly from January to June 2010 in the aeration tank of a wastewater treatment plant (WWTP) in Southeast Brazil. Emissions were lower in summer than winter and were positively related with influent ammonium (NH4+) concentration. The average N2O emission was 1.11 kg N day-1 corresponding to 0.02% of the influent total nitrogen load. The average emission factor calculated for the population served was 2.5 lower than that proposed by the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) for inventories of N2O emissions from WWTPs with controlled nitrification and denitrification processes.

Determinação de bromo e iodo em alga marinha comestível por ICP-MS após decomposição por combustão iniciada por micro-ondas

A method based on microwave-induced combustion (MIC) was applied for the decomposition of different types of edible seaweed (Nori, Hijiki and Wakame) for subsequent determination of bromine and iodine by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS). Decomposition of 500 mg of each sample was achieved in less than 30 min. A single and diluted solution (150 mmol L-1 (NH4)2CO3) was used for the absorption of both analytes and a reflux step of 5 min was applied to improve analyte recoveries. Accuracy was evaluated using certified reference materials and agreement was between 103 and 108% for both elements.

TUNGSTOPHOSPHORIC ACID HETEROGENIZED ONTO NH4ZSM5 AS AN EFFICIENT AND RECYCLABLE CATALYST FOR THE PHOTOCATALYTIC DEGRADATION OF DYES

Materials based on tungstophosphoric acid (TPA) immobilized on NH4ZSM5 zeolite were prepared by wet impregnation of the zeolite matrix with TPA aqueous solutions. Their concentration was varied in order to obtain TPA contents of 5%, 10%, 20%, and 30% w/w in the solid. The materials were characterized by N2 adsorption-desorption isotherms, XRD, FT-IR, 31P MAS-NMR, TGA-DSC, DRS-UV-Vis, and the acidic behavior was studied by potentiometric titration with n-butylamine. The BET surface area (SBET) decreased when the TPA content was raised as a result of zeolite pore blocking. The X-ray diffraction patterns of the solids modified with TPA only presented the characteristic peaks of NH4ZSM5 zeolites, and an additional set of peaks assigned to the presence of (NH4)3PW12O40. According to the Fourier transform infrared and 31P magic angle spinning-nuclear magnetic resonance spectra, the main species present in the samples was the [PW12O40]3- anion, which was partially transformed into the [P2W21O71]6- anion during the synthesis and drying steps. The thermal stability of the NH4ZSM5TPA materials was similar to that of their parent zeolites. Moreover, the samples with the highest TPA content exhibited band gap energy values similar to those reported for TiO2. The immobilization of TPA on NH4ZSM5 zeolite allowed the obtention of catalysts with high photocatalytic activity in the degradation of methyl orange dye (MO) in water, at 25 ºC. These can be reused at least three times without any significant decrease in degree of degradation.

TREATMENT OF WASTE FROM ATOMIC EMISSION SPECTROMETRIC TECHNIQUES AND REUSE IN UNDERGRADUATE LAB CLASSES FOR QUALITATIVE ANALYSIS

Flame atomic absorption spectrometry (FAAS) and inductively coupled plasma optical emission spectrometry (ICP OES) are widely used in academic institutions and laboratories for quality control to analyze inorganic elements in samples. However, these techniques have been observed to underperform in sample nebulization processes. Most of the samples processed through nebulization system are discarded, producing large volumes of waste. This study reports the treatment and reuse of the waste produced from ICP OES technique in a laboratory of analytical research at the Universidade Federal do Ceará, Brazil. The treatment of the waste was performed by the precipitation of elements using (NH4)2CO3. Subsequently, the supernatant solution can be discarded in accordance with CONAMA 430/2011. The precipitate produced from the treatment of residues can be reused as a potential sample in undergraduate qualitative analytical chemistry lab classes, providing students the opportunity to test a real sample.

Colonização de raízes de tomateiro por Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici em solução nutritiva com três fontes de nitrogênio

Os objetivos do presente trabalho foram os de avaliar o efeito do pH sobre a germinação de conídios e o crescimento miceliano de F. oxysporum f. sp. lycopersici e o efeito da fonte de nitrogênio sobre o início do processo de infecção de raízes de mudas de tomateiro (Lycopersicon esculentum). Inicialmente quantificou-se a porcentagem de germinação dos conídios e o crescimento miceliano em meio Caldo Nutritivo com pH variando de 2,0 a 11,0. O pH do meio foi também medido ao final de 14 dias de crescimento do fungo. Avaliou-se, ainda, por meio de isolamentos e observações ao microscópio óptico, o efeito das fontes de nitrogênio sobre o processo de infecção e colonização das raízes. Utilizou-se a cultivar Kada Gigante e solução nutritiva contendo como fontes de nitrogênio N-NH4+, N-NO3- e N-NH4NO3, seguido da adição ou não de conídios do patógeno. As avaliações de pH da solução, das alterações morfológicas da raiz e da colonização pelo patógeno foram feitas até 240 h após a infestação. O N-NO3- proporcionou maiores valores de pH e favoreceu o desenvolvimento radicular, com aumento do tamanho e número de pêlos radiculares, e redução da taxa de adesão de conídios e da colonização por F. oxysporum f. sp. lycopersici comparado a N-NH4NO3 e, principalmente, N-NH4+. Estes resultados, porém, devem-se, mais provavelmente, ao desbalanço iônico nas plantas supridas com N-NH4+, do que ao efeito simples da variação de pH da rizosfera. O patógeno mostrou-se hábil em se desenvolver em faixa ampla de pH, 3 a 9, em meio de cultura.

Influência de diferentes doses de fósforo no crescimento de mudas de angico-vermelho (Parapiptadenia rigida (Bentham) Brenan)

Este experimento foi realizado com o objetivo de estudar os efeitos de diferentes doses de fósforo no crescimento de mudas de angico-vermelho (Parapiptadenia rigida). Como substrato foi utilizado Argissolo Vermelho-Amarelo, coletado na camada superficial (0-20 cm), e como adubação complementar foram adicionados 10 mg/kg de N e 12,5 kg de K, cujas fontes foram (NH4)2SO4 e KCl, respectivamente. O delineamento experimental utilizado foi o inteiramente casualizado, com oito tratamentos e oito repetições, totalizando 64 parcelas, de uma planta cada. Os tratamentos foram constituídos por testemunha (solo sem adição de fósforo) e 90, 180, 270, 360, 450, 540 e 630 mg/kg de P (utilizando CaHPO4 como sal). Os recipientes utilizados foram vasos de polipropileno com capacidade de 2 dm³. A umidade dos vasos foi mantida em 80% da capacidade de campo. Após 130 dias foram avaliados os parâmetros altura da parte aérea, diâmetro do colo, biomassa acima do solo, biomassa radicular e biomassa total. A dose de 450 mg/kg de P resultou no maior crescimento das plantas de Parapiptadenia rigida.

Evaluation of the throughfall and stemflow nutrient contents in mixed and pure plantations of Acacia mangium, Pseudosamenea guachapele and Eucalyptus grandis

The interception of the rainfall by the forest canopy has great relevance to the nutrient geochemistry cycle in low fertility tropical soils under native or cultivated forests. However, little is known about the modification of the rainfall water quality and hydrological balance after interception by the canopies of eucalyptus under pure and mixed plantations with leguminous species, in Brazil. Samples of rainfall (RF), throughfall (TF) and stemflow (SF) were collected and analyzed in pure plantations of mangium (nitrogen fixing tree -NFT), guachapele (NFT) and eucalyptus (non-nitrogen fixing tree -NNFT) and in a mixed stand of guachapele and eucalyptus in Seropédica, State of Rio de Janeiro, Brazil. Nine stemflow collectors (in selected trees) and nine pluviometers were randomly disposed under each stand and three pluviometers were used to measure the incident rainfall during 5.5 months. Mangium conveyed 33.4% of the total rainfall for its stem. An estimative based on corrections for the average annual precipitation (1213 mm) indicated that the rainfall's contribution to the nutrient input (kg ha-1) was about 8.42; 0.95; 19.04; 6.74; 4.72 and 8.71 kg ha-1 of N-NH4+, P, K+, Ca+2, Mg+2 and Na+, respectively. Throughfall provided the largest contributions compared to the stemflow nutrient input. The largest inputs of N-NH4+ (15.03 kg ha-1) and K+ (179.43 kg ha-1) were observed under the guachapele crown. Large amounts of Na+ denote a high influence of the sea. Mangium was the most adapted species to water competitiveness. Comparatively to pure stand of eucalyptus, the mixed plantation intensifies the N, Ca and Mg leaching by the canopy, while the inputs of K and P were lower under these plantations.

Características simbióticas e fenotípicas de Azorhizobium doebereinerae, microissimbiote de Sesbania virgata

Foram realizados quatro experimentos em casa de vegetação. O primeiro e o segundo experimentos tiveram por objetivo verificar a capacidade de nodulação e a eficiência simbiótica de Sesbania virgata com estirpes de rizóbio homólogas (isoladas de nódulos da mesma espécie inoculada com amostras de solos da floresta amazônica e do Sudeste brasileiro, identificadas como Azorhizobium doebereinerae) e com estirpes de rizóbio isoladas de outras espécies de leguminosas. No terceiro e quarto experimentos, o objetivo foi analisar se a presença de A. doebereinerae em solos de diferentes ecossistemas, em dois municípios do Sul de Minas Gerais, estava relacionada com a presença de S. virgata. Em todos os experimentos foram adicionados três tratamentos- controle para verificar a ausência de contaminação e adequação das condições experimentais para expressão da eficiência simbiótica, além servirem de referências para comparação dos demais tratamentos. Dois controles foram sem inoculação: um sem nitrogênio mineral e outro em que foi adicionado nitrogênio mineral (35 mg.L-1 N- NH4 NO3). No terceiro controle, foi inoculada a estirpe BR 5401T, recomendada como inoculante para S. virgata e também estirpe tipo de A. doebereinerae. Os tratamentos foram aplicados sete dias após a repicagem das sementes para os frascos de vidro contendo 800 mL de solução nutritiva sem nitrogênio, onde permaneceram durante 50 dias. Objetivou-se, ainda, estudar a diversidade cultural e fenotípica de isolados de A. doebereinerae de solos da Amazônia e dos isolados obtidos nos experimentos III e IV. No primeiro e segundo experimentos, verificou-se que S. virgata somente nodulou quando foi inoculada com estirpes de rizóbio homólogas. No terceiro e quarto experimentos, observou-se que S. virgata nodulou somente com a inoculação de amostras de solos coletadas próximas de S. virgata. Concluiu-se que os isolados de A. doebereinerae de solos da Amazônia e os isolados dos experimentos III e IV, de solos de Minas Gerais, apresentaram alta similaridade simbiótica e fenotípica entre si e com a estirpe BR 5401T e a simbiose entre S. virgata e A. doebereinerae, independentemente da estirpe, foi altamente eficiente.

Crescimento de mudas de Gonçalo-Alves (Astronium fraxinifolium) sob diferentes fontes e doses de nitrogênio

A degradação do cerrado e a perda de sua biodiversidade demandam a revegetação de áreas desse bioma, onde existem espécies com potencial de uso econômico e ambiental pouco conhecidos. Este trabalho teve o objetivo de avaliar o efeito de diferentes fontes e doses de nitrogênio sobre o crescimento de mudas de Gonçalo-Alves (Astronium fraxinifolium), espécie arbórea nativa do cerrado ameaçada de extinção. O experimento foi realizado em estufa na UNESP/Campus de Ilha Solteira. O solo utilizado (Latossolo Vermelho) foi coletado na profundidade de 0,0 a 0,20 m, em Selvíria (MS). As fontes de nitrogênio utilizadas ((NH4)2SO4, NH4NO3 e Ca(NO3)2) foram aplicadas nas doses de 0; 50; 100; 150 e 200 mg dm-3. O N aplicado na forma de Ca(NO3)2 apresentou melhor resultado para o solo utilizado. O crescimento das mudas de Gonçalo-Alves não foi influenciado pelas diferentes fontes de N, mas respondeu às doses. A altura da planta, o diâmetro do coleto, o teor de clorofila foliar, o peso da matéria fresca e seca da parte aérea e do sistema radicular, o peso seco total, bem como o IQD e a razão entre o peso da matéria seca da parte aérea e do sistema radicular, apresentaram valor máximo para doses que variaram de 59,0 a 72,5 mg dm-3 de N, permitindo sugerir a dose de 72,5 mg dm-3 de N como suficiente para o crescimento satisfatório de mudas de Gonçalo-Alves.

Tratamento de águas residuárias de fecularia por meio de lagoas de estabilização

Embora o uso de lagoas de tratamento seja uma tecnologia amplamente conhecida e utilizada para resíduos orgânicos, no caso específico dos resíduos líquidos da industrialização da mandioca, as experiências são reduzidas. Assim, o objetivo deste trabalho foi de avaliar a eficiência na redução da carga poluidora de lagoas de tratamento de resíduos líquidos de fecularia. Para tanto, foram coletadas amostras na entrada do sistema e em cada uma das sete lagoas da Fecularia Horizonte, em Marechal Cândido Rondon - PR, no período de maio a setembro de 2004. Os seguintes parâmetros foram avaliados: Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO), Demanda Química de Oxigênio (DQO), Sólidos Totais (ST), Sólidos Fixos (SF), Sólidos Voláteis (SV), N-NH4+, Condutividade Elétrica (CE), Fósforo (P), Cloretos (CL-) e pH. O sistema promoveu redução de 96,3% de DQO e 96,4% de DBO, e fósforo e sólidos apresentaram comportamento semelhante. Já N-NH4+, CL- e CE oscilaram durante o sistema com redução, sobretudo nas lagoas de polimento.

Uniformidade de distribuição do potássio e do nitrogênio em sistema de irrigação por gotejamento

O uso da fertirrigação possibilita a obtenção de bons resultados, todavia é notada a necessidade de trabalhos que venham possibilitar a adoção correta da técnica. Dessa forma ,o presente trabalho buscou comparar a uniformidade de distribuição do potássio e do nitrogênio em sistema de irrigação por gotejamento. A solução de fertilizantes foi injetada durante 25 minutos, sendo recolhidas amostras de solução em diferentes momentos, durante e após ter sido finalizada a operação de injeção, tendo sido especificado o tempo de 35 minutos após o início da operação de injeção da solução de fertilizantes, como tempo-limite para a coleta da última amostra. As amostras coletadas tiveram os teores de potássio (K+) e nitrogênio (NO3- + NH4+) determinados. Com os resultados obtidos, concluiu-se que não houve variação significativa da uniformidade de distribuição de nitrogênio e de potássio no sistema de irrigação por gotejamento; maiores tempos de funcionamento de sistemas de irrigação, quando em operação de fertirrigação, possibilitam melhores uniformidades de distribuição do fertilizante, e deve-se calcular o tempo de lavagem do sistema de irrigação, pois é uma forma de melhorar a uniformidade de distribuição do fertilizante no campo.

Kinetic behavior of nitrification in the post-treatment of poultry wastewater in a sequential batch reactor

A sequential batch reactor with suspended biomass and useful volume of 5 L was used in the removal of nutrients and organic matter in workbench scale under optimal conditions obtained by central composite rotational design (CCRD), with cycle time (CT) of 16 h (10.15 h, aerobic phase, and 4.35 h, anoxic phase) and carbon: nitrogen ratio (COD/NO2--N+NO3--N) equal to 6. Complete cycles (20), nitrification followed by denitrification, were evaluated to investigate the kinetic behavior of degradation of organic (COD) and nitrogenated (NH4+-N, NO2--N and NO3--N) matter present in the effluent from a bird slaughterhouse and industrial processing facility, as well as to evaluate the stability of the reactor using Shewhart control charts of individual measures. The results indicate means total inorganic nitrogen (NH4+-N+NO2- -N+NO3--N) removal of 84.32±1.59% and organic matter (COD) of 53.65±8.48% in the complete process (nitrification-denitrification) with the process under statistical control. The nitrifying activity during the aerobic phase estimated from the determination of the kinetic parameters had mean K1 and K2 values of 0.00381±0.00043 min-1 and 0.00381±0.00043 min-1, respectively. The evaluation of the kinetic behavior of the conversion of nitrogen indicated a possible reduction of CT in the anoxic phase, since removals of NO2--N and NO3--N higher than 90% were obtained with only 1 h of denitrification.

Effect of cycle time and airflow in biological nitrogen removal from poultry slaughterhouse wastewater using sequencing batch reactor

This study aimed to evaluate the influence of airflow (0.25, 0.50 and 0.75 L.L-1.min-1) and cycle time (10.45 h, 14.25 h and 17.35 h) on a sequencing batch reactor (SBR) performance in promoting nitrification and denitrification of poultry slaughterhouse wastewater. The operational stages included feeding, aerobic and anoxic reactions, sedimentation and discharge. SBR was operated in a laboratory scale with a working volume of 4 L, keeping 25% of biomass retained inside the reactor as inoculum for the next batch. In the anoxic stage, C: N ratio was maintained between 5 and 6 by adding cassava starch wastewater. A factorial design (22) with five repetitions was designed at the central point to evaluate the influence of cycle time and airflow on total inorganic nitrogen removal (N-NH4++N-NO2-+N-NO3-) and in the whole process (nitrification and denitrification). The highest total inorganic nitrogen removal (93.3%) was observed for airflow of 0.25 L.L-1.min‑1 and a cycle time of 14.25 h. At the end of the experiment, the sludge inside the reactor was characterized by fluorescent in situ hybridization (FISH), indicating the presence of ammonia and nitrite oxidizing bacteria.

HYDROPHOBIC MEMBRANE TECHNOLOGY FOR AMMONIA EXTRACTION FROM WASTEWATERS

ABSTRACT Total Ammoniacal Nitrogen - TAN (NH3 + NH4+) in wastewaters cause environmental degradation concerns due to their negative impacts on air, soil and water. Several technologies are available for TAN removal from the wastewaters. One emerging technology is the use of hydrophobic membrane as non-destructive NH3 extraction. In this paper the authors discuss the uses of gas permeable membrane (GPM) and its physicochemical characteristics that influence gas mass transfer rate, diffusion and recovery mechanisms of NH3 from liquid sources (e.g. animal wastewater). Several aspects of NH3 extraction from liquid manure and other TAN generation sources using GPM technology as well as its applicability for NH3 mitigation from liquid effluents and possible recovery as a nutrient for plant growth are also discussed in this review.